Jeszcze kilkanaście lat temu drukowanie przedmiotów kojarzyło się przede wszystkim z laboratoriami, uczelniami technicznymi i drogimi urządzeniami przemysłowymi. Dziś sytuacja wygląda zupełnie inaczej. Druk 3D stał się dostępny zarówno dla firm, konstruktorów i projektantów, jak i dla osób, które potrzebują pojedynczego elementu wykonanego według własnego pomysłu.
Największą zaletą tej technologii nie jest jednak sama możliwość „wydrukowania czegoś z plastiku”. Znacznie ważniejsze jest to, że pozwala ona stosunkowo szybko przejść od projektu komputerowego do fizycznego przedmiotu, który można obejrzeć, przetestować i w razie potrzeby zmodyfikować.
Dlaczego druk 3D znajduje coraz więcej zastosowań?
Tradycyjne metody produkcji bardzo dobrze sprawdzają się przy dużych seriach. Problem pojawia się wtedy, gdy potrzebny jest jeden prototyp, kilka sztuk nietypowego elementu albo część o skomplikowanym kształcie.
Przy klasycznej produkcji konieczne może być przygotowanie formy, narzędzi lub ustawienie całego procesu technologicznego. Koszt takiego przygotowania często przewyższa wartość samego produktu.
W druku 3D sytuacja wygląda inaczej. Podstawą jest cyfrowy model, który następnie zostaje zamieniony na instrukcję dla drukarki. Urządzenie tworzy przedmiot warstwa po warstwie, aż powstanie gotowy element.
Dzięki temu technologia świetnie sprawdza się przy produkcji jednostkowej oraz krótkich seriach.
Prototyp można trzymać w ręku znacznie szybciej
Jednym z najważniejszych zastosowań druku przestrzennego jest prototypowanie.
Projekt wykonany w programie CAD może wyglądać idealnie na monitorze, ale dopiero fizyczny model pokazuje, czy wszystkie założenia były prawidłowe. Nagle może się okazać, że uchwyt jest zbyt wąski, obudowa niewygodna, otwór znajduje się kilka milimetrów za wysoko albo dwa elementy nie pasują do siebie tak dobrze, jak zakładano.
W takiej sytuacji wystarczy poprawić projekt i wykonać kolejną wersję.
To ogromna przewaga nad metodami, w których każda zmiana wymaga kosztownego przygotowania produkcji od początku.
Nie tylko prototypy
Drukarki 3D często kojarzone są z wykonywaniem modeli testowych, ale możliwości tej technologii są znacznie większe.
Można za jej pomocą produkować między innymi:
- uchwyty,
- obudowy urządzeń,
- zaślepki,
- dystanse,
- elementy montażowe,
- adaptery,
- części maszyn,
- modele architektoniczne,
- elementy dekoracyjne,
- gadżety reklamowe,
- części do projektów elektronicznych.
W wielu przypadkach są to przedmioty, których nie można kupić w zwykłym sklepie.
Gdy część istnieje tylko w teorii
Ciekawym zastosowaniem druku 3D jest odtwarzanie elementów, które przestały być produkowane.
Może chodzić o niewielki zatrzask, pokrętło, mocowanie, element obudowy czy plastikową prowadnicę. Całe urządzenie nadal może działać prawidłowo, ale brak jednej drobnej części powoduje, że nie da się z niego korzystać.
Jeżeli element można zmierzyć albo zeskanować, często istnieje możliwość przygotowania jego cyfrowego odpowiednika.
Takie rozwiązanie bywa szczególnie przydatne w przypadku starszych maszyn, urządzeń warsztatowych czy sprzętu, do którego producent nie oferuje już części zamiennych.
Lokalna realizacja ma swoje zalety
Przy bardziej wymagających projektach kontakt z osobą wykonującą wydruk może być bardzo pomocny. Czasem trzeba dobrać materiał, zmienić sposób ułożenia modelu, wzmocnić konkretną ściankę albo poprawić tolerancje wymiarowe.
Dlatego osoby i firmy szukające usług takich jak druk 3D Gdańsk zwracają uwagę nie tylko na samą możliwość wykonania modelu, ale również na konsultację projektu i dobór odpowiedniej technologii.
W przypadku prototypów jedna niewielka zmiana konstrukcyjna może bowiem zdecydować o tym, czy element będzie jedynie dobrze wyglądał, czy rzeczywiście spełni swoją funkcję.
Materiał ma ogromne znaczenie
Nie każdy wydruk powinien być wykonywany z tego samego tworzywa.
Popularnym materiałem jest PLA, ceniony przede wszystkim za łatwość drukowania i dobrą jakość powierzchni. Sprawdza się w modelach wizualnych, dekoracjach oraz wielu prototypach.
Jeżeli element ma być bardziej odporny mechanicznie, stosuje się między innymi PET-G. Materiał ten dobrze sprawdza się w przypadku obudów, uchwytów i części użytkowych.
Do bardziej wymagających zastosowań można wykorzystać również ABS, ASA, nylon czy tworzywa wzmacniane włóknem węglowym.
Dlatego przed wykonaniem wydruku warto odpowiedzieć sobie na kilka pytań:
Czy element będzie pracował na zewnątrz? Czy będzie narażony na wysoką temperaturę? Czy ma przenosić obciążenia? Czy ważniejsza jest wytrzymałość, czy wygląd?
Dopiero wtedy można rozsądnie dobrać materiał.
Dokładność projektu jest równie ważna jak drukarka
Dobra drukarka nie naprawi błędnego modelu.
Jeżeli część ma współpracować z innymi elementami, trzeba uwzględnić między innymi tolerancje wymiarowe. Otwór o średnicy dokładnie 10 mm w projekcie nie zawsze będzie idealnie pasował do trzpienia o tej samej średnicy.
W praktyce często konieczne jest pozostawienie niewielkiego luzu.
Znaczenie ma również grubość ścianek, orientacja modelu podczas drukowania oraz kierunek działania sił.
To właśnie dlatego projektowanie pod druk 3D różni się od przygotowania zwykłego modelu wizualnego.
Małe serie bez kosztownej formy
Jedną z ciekawszych możliwości druku 3D jest produkcja niewielkich serii.
Załóżmy, że firma potrzebuje 20 specjalnych uchwytów do urządzeń albo kilkudziesięciu obudów do testowej serii produktu. Wykonanie formy wtryskowej dla takiej liczby sztuk może być ekonomicznie nieuzasadnione.
Druk 3D pozwala rozpocząć produkcję praktycznie od razu po przygotowaniu modelu.
Jeżeli produkt zostanie zaakceptowany przez klientów i sprzedaż wzrośnie, później można przejść na metodę bardziej odpowiednią dla dużych serii.
W ten sposób druk przestrzenny może być etapem pomiędzy prototypem a masową produkcją.
Personalizacja bez rewolucji w procesie produkcji
W tradycyjnej produkcji zmiana pojedynczego egzemplarza często oznacza dodatkowe koszty. W druku 3D każda sztuka może być nieco inna.
Można zmienić napis, numer seryjny, rozmiar, kształt albo sposób mocowania.
Dzięki temu technologia dobrze nadaje się do produktów personalizowanych, elementów wykonywanych pod konkretną maszynę czy wyposażenia dopasowanego do indywidualnych potrzeb użytkownika.
Czy druk 3D zawsze jest najlepszym wyborem?
Nie.
Przy produkcji dziesiątek lub setek tysięcy identycznych elementów tradycyjne metody, takie jak formowanie wtryskowe, mogą być znacznie tańsze w przeliczeniu na jedną sztukę.
Druk 3D najbardziej opłaca się tam, gdzie liczy się elastyczność.
Dotyczy to przede wszystkim prototypów, krótkich serii, części nietypowych, elementów wykonywanych na zamówienie oraz projektów, które mogą jeszcze ulegać zmianom.
Technologia, która skraca drogę od pomysłu do produktu
Największą wartością druku 3D jest szybkość wprowadzania zmian.
Pomysł może zostać zamieniony w model komputerowy, następnie w fizyczny prototyp, a po testach – w poprawioną wersję. Wszystko bez konieczności przygotowywania kosztownej infrastruktury produkcyjnej.
Dlatego druk przestrzenny coraz częściej nie jest traktowany jako technologiczna ciekawostka. Stał się praktycznym narzędziem dla projektantów, firm produkcyjnych, warsztatów, konstruktorów i osób realizujących własne pomysły.
W wielu projektach nie zastępuje tradycyjnych metod produkcji. Doskonale je jednak uzupełnia, szczególnie wtedy, gdy trzeba szybko sprawdzić koncepcję, wykonać nietypową część albo wyprodukować niewielką serię bez ponoszenia wysokich kosztów początkowych.
